JP4864910B2 - Optical communication apparatus, system, and optical communication method - Google Patents
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Description
本発明は、直交周波数分割多重(OFDM)伝送技術を適用した直接検波光通信システムに関する。 The present invention relates to a direct detection optical communication system to which orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) transmission technology is applied.
非特許文献1には、受信側にて直接検波を行う光OFDM通信システムが記載されている。図2は、非特許文献1に記載の光OFDM通信システムにおける、送信側光通信装置の構成を示す図である。図2によると、光通信装置は、レーザダイオード1と、光変調器12と、OFDMベースバンド信号処理部14とを備え、光変調器12は、2つのマッハツェンダ光変調器121及び122と、移相器123を含んでいる。
Non-Patent Document 1 describes an optical OFDM communication system that performs direct detection on the receiving side. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a transmission-side optical communication device in the optical OFDM communication system described in Non-Patent Document 1. According to FIG. 2, the optical communication device includes a laser diode 1, an
OFDMベースバンド信号処理部14は、離散フーリエ逆変換処理を行うIFFT(Inverse Fast Fourier Transform)回路を含み、IFFT回路が出力するサンプル値の実部をアナログ変換した同相ベースバンド信号17と、同じく虚部をアナログ変換した直交ベースバンド信号18を出力し、マッハツェンダ光変調器121は、レーザダイオード1が出力する連続光の振幅又は強度を、同相ベースバンド信号17により変調し、マッハツェンダ光変調器122は、レーザダイオード1が出力する連続光の振幅又は強度を、直交ベースバンド信号18により変調する。
The OFDM baseband
非特許文献1においては、受信側にて直接検波を行うため、負の周波数に対応するサブキャリアは未使用としている。つまり、IFFT回路がポート番号−N/2+1〜N/2のN個のポートを持ち、各ポート番号にサブキャリ間の周波数間隔を乗じたものを、対応するサブキャリの周波数とした場合、−N/2〜−1のポートは未使用であり、“0”が入力されたものとして離散フーリエ逆変換処理を行っている。よって、直交ベースバンド信号18の正の周波数成分は、同相ベースバンド信号17の正の周波数成分より位相がπ/2進み、直交ベースバンド信号18の負の周波数成分は、同相ベースバンド信号17の負の周波数成分より位相がπ/2遅れたもの、つまり、直交ベースバンド信号18は、同相ベースバンド信号17をヒルベルト変換したものとなっている。よって、移相器123により、マッハツェンダ光変調器122の出力光信号の位相をπ/2遅らせて、マッハツェンダ光変調器121の出力光信号と合波することで、OFDM信号の負の周波数成分が打ち消され、正の周波数成分のみを持つ信号が送信される。
In Non-Patent Document 1, since direct detection is performed on the receiving side, subcarriers corresponding to negative frequencies are unused. In other words, if the IFFT circuit has N ports with port numbers -N / 2 + 1 to N / 2, and each port number multiplied by the frequency interval between sub-carriers is the frequency of the corresponding sub-carrier, -N /
更に、非特許文献1に記載の構成においては、受信側にて直接検波を行うことにより、各サブキャリアの周波数差の位置に発生する相互変調(InterModulation)ノイズの影響を避けるために、正の低域側半分のサブキャリも未使用としている。つまり、IFFT回路のポート番号0〜N/4−1も未使用としている。この様にすることで、図4にそのスペクトラムを示す光信号19が光変調器12から送信される。図4において、符号60は、レーザダイオード1が送信する光信号に基づくキャリア成分であり、符号61がOFDM信号成分である。なお、各信号の下の数字は、IFFT回路のポート番号に対応している。直接検波による相互変調ノイズは、IFFT回路のポート番号で換算すると、1〜N/4−1の位置に発生するため、この構成によりOFDM信号成分61は、相互変調ノイズによる影響を避けることができる。
Furthermore, in the configuration described in Non-Patent Document 1, positive detection is performed on the reception side in order to avoid the influence of intermodulation noise generated at the position of the frequency difference of each subcarrier. The subcarrier on the lower half is also unused. That is, the port numbers 0 to N / 4-1 of the IFFT circuit are not used. By doing so, an
上述した様に、従来技術においては、IFFT回路のポート数の1/4未満のサブキャリアしか使用できないという問題がある。 As described above, the conventional technique has a problem that only subcarriers less than ¼ of the number of ports of the IFFT circuit can be used.
したがって、本発明は、上述した問題を解決した、OFDM光通信用の光通信装置、システム及び光通信方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical communication apparatus, system, and optical communication method for OFDM optical communication that solve the above-described problems.
本発明における光通信装置によれば、
直交周波数分割多重光信号を送信する光通信装置であって、負の周波数に対応するサブキャリアを総て未使用として行う離散フーリエ逆変換処理の出力の実部に基づく同相ベースバンド信号と、虚部に基づく直交ベースバンド信号を出力する手段と、同相ベースバンド信号及び直交ベースバンド信号の最高周波数より高い周波数の第1の正弦波信号と、第1の正弦波信号と同一周波数で、位相がπ/2だけ遅れた第2の正弦波信号を発生する手段と、同相ベースバンド信号と第1の正弦波信号を加算する第1の加算手段と、直交ベースバンド信号と第2の正弦波信号を加算する第2の加算手段と、光信号を、第1の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第1の変調手段と、該光信号を、第2の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第2の変調手段と、第1の変調手段の出力光信号と、第2の変調手段の出力光信号を、一方の出力光信号の位相をπ/2だけ遅らせた上で合波する手段とを備えている。
According to the optical communication device of the present invention,
An optical communication device that transmits an orthogonal frequency division multiplexed optical signal, an in-phase baseband signal based on the real part of the output of the inverse discrete Fourier transform processing in which all subcarriers corresponding to negative frequencies are unused, and imaginary Means for outputting a quadrature baseband signal based on the first part, a first sine wave signal having a frequency higher than the highest frequency of the in-phase baseband signal and the quadrature baseband signal, and the same frequency as the first sine wave signal, the phase means for generating a second sine wave signal delayed by π / 2, first addition means for adding the in-phase baseband signal and the first sine wave signal, quadrature baseband signal and second sine wave signal , A first modulation means for carrier suppressing modulation of the optical signal with the output signal of the first adding means, and carrier suppression of the optical signal with the output signal of the second adding means. Modulate Means for combining the second modulation means, the output optical signal of the first modulation means, and the output optical signal of the second modulation means after delaying the phase of one of the output optical signals by π / 2; It has.
本発明の通信装置における他の実施形態によれば、
直交周波数分割多重光信号を送信する光通信装置であって、正の周波数に対応するサブキャリアを総て未使用として行う離散フーリエ逆変換処理の出力の実部に基づく同相ベースバンド信号と、虚部に基づく直交ベースバンド信号を出力する手段と、同相ベースバンド信号及び直交ベースバンド信号の最高周波数より高い周波数の第1の正弦波信号と、第1の正弦波信号と同一周波数で、位相がπ/2だけ進んだ第2の正弦波信号を発生する手段と、同相ベースバンド信号と第1の正弦波信号を加算する第1の加算手段と、直交ベースバンド信号と第2の正弦波信号を加算する第2の加算手段と、光信号を、第1の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第1の変調手段と、該光信号を、第2の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第2の変調手段と、第1の変調手段の出力光信号と、第2の変調手段の出力光信号を、一方の出力光信号の位相をπ/2だけ遅らせた上で合波する手段とを備えている。
According to another embodiment of the communication device of the present invention,
An optical communication apparatus for transmitting an orthogonal frequency division multiplexed optical signal, an in-phase baseband signal based on a real part of an output of a discrete Fourier inverse transform process in which all subcarriers corresponding to positive frequencies are unused, and an imaginary Means for outputting a quadrature baseband signal based on the first part, a first sine wave signal having a frequency higher than the highest frequency of the in-phase baseband signal and the quadrature baseband signal, and the same frequency as the first sine wave signal, the phase means for generating a second sine wave signal advanced by π / 2, first addition means for adding the in-phase baseband signal and the first sine wave signal, quadrature baseband signal and second sine wave signal , A first modulation means for carrier suppressing modulation of the optical signal with the output signal of the first adding means, and carrier suppression of the optical signal with the output signal of the second adding means. Modulate Means for combining the second modulation means, the output optical signal of the first modulation means, and the output optical signal of the second modulation means after delaying the phase of one of the output optical signals by π / 2; It has.
本発明における光通信システムによれば、
上記光通信装置と、該光通信装置が送信した光信号を直接検波する光通信装置とを含むことを特徴とする。
According to the optical communication system of the present invention,
The optical communication device includes an optical communication device that directly detects an optical signal transmitted by the optical communication device.
本発明における光通信方法によれば、
直交周波数分割多重光通信方法であって、正又は負の周波数に対応するサブキャリアを未使用として行う離散フーリエ逆変換処理の出力の実部及び虚部に基づき第1のベースバンド信号と、第1のベースバンド信号をヒルベルト変換した第2のベースバンド信号を生成するステップと、第1及び第2のベースバンド信号の最高周波数より高い周波数の第2の正弦波信号と、第2の正弦波信号をヒルベルト変換した第1の正弦波信号を発生するステップと、第1のベースバンド信号と第1の正弦波信号を加算して第1の加算信号を生成し、第2のベースバンド信号と第2の正弦波信号を加算して第2の加算信号を生成するステップと、光信号を、第1の加算信号でキャリア抑圧変調して第1の変調光信号を生成し、該光信号を、第2の加算信号でキャリア抑圧変調して第2の変調光信号を生成するステップと、第1の変調光信号と、第2の変調光信号を、一方の変調光信号の位相をπ/2だけ遅らせた上で合波するステップとを備えている。
According to the optical communication method of the present invention,
An orthogonal frequency division multiplexing optical communication method, comprising: a first baseband signal based on a real part and an imaginary part of an output of an inverse discrete Fourier transform process in which a subcarrier corresponding to a positive or negative frequency is unused; Generating a second baseband signal obtained by Hilbert transforming one baseband signal, a second sine wave signal having a frequency higher than the highest frequency of the first and second baseband signals, and a second sine wave Generating a first sine wave signal obtained by converting the signal into a Hilbert transform; adding the first baseband signal and the first sine wave signal to generate a first addition signal; Adding a second sine wave signal to generate a second addition signal; generating a first modulated optical signal by subjecting the optical signal to carrier suppression modulation with the first addition signal; , The second addition signal The step of generating the second modulated optical signal by carrier suppression modulation, the first modulated optical signal, and the second modulated optical signal are delayed after the phase of one modulated optical signal is delayed by π / 2. And a wave step.
離散フーリエ逆変換処理において、データ通信に利用できないポート数を減少させることができる。 In the discrete Fourier inverse transform process, the number of ports that cannot be used for data communication can be reduced.
本発明を実施するための最良の実施形態について、以下では図面を用いて詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
図1は、本発明による光OFDM通信システムにおける、送信側の光通信装置の構成を示す図である。図1によると、光通信装置は、レーザダイオード1と、光変調器2と、発振器3と、OFDMベースバンド信号処理部4と、加算器5及び6とを備え、光変調器2は、2つのマッハツェンダ光変調器21及び22と、移相器23を含んでいる。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an optical communication apparatus on a transmission side in an optical OFDM communication system according to the present invention. According to FIG. 1, the optical communication apparatus includes a laser diode 1, an
OFDMベースバンド信号処理部4は、離散フーリエ逆変換処理を行うIFFT回路を含み、IFFT回路が出力するサンプル値の実部をアナログ変換した同相ベースバンド信号7と、同じく虚部をアナログ変換した直交ベースバンド信号8を出力する。なお、以下の説明において、IFFT回路は、ポート番号−N/2+1〜N/2のN個のポートを持ち、各ポート番号にサブキャリ間の周波数間隔を乗じたものが、ベースバンドにおける、対応するサブキャリの周波数であるものとする。本実施形態において、負のサブキャリアは未使用とする。つまり、IFFT回路のポート番号−N/2+1〜−1には、データ入力をせず、“0”が入力されたものとして離散フーリエ逆変換処理を行う。
The OFDM baseband
発振器3は、例えば、同相ベースバンド信号7及び直交ベースバンド信号8の最高周波数成分より高い、例えば、IFFT回路のポート番号N番に対応するナイキスト周波数と同じ周波数の正弦波信号10及び11を生成し、加算器5は、同相ベースバンド信号7と正弦波信号10を加算し、加算器6は、直交ベースバンド信号8と正弦波信号11を加算する。ここで、発振器3が発生する正弦波信号10及び11は同一周波数であり、正弦波信号11は、正弦波信号10より位相がπ/2だけ遅れたものとする。
For example, the
マッハツェンダ光変調器21は、レーザダイオード1が出力する連続光の振幅又は強度を、同相ベースバンド信号7と正弦波信号10とを加算した信号により変調し、マッハツェンダ光変調器22は、レーザダイオード1が出力する連続光の振幅又は強度を、直交ベースバンド信号8と正弦波信号11とを加算した信号により変調する。ここで、本発明においては、マッハツェンダ光変調器21及び22がキャリア抑圧光信号を送信する様に、そのバイアスレベルを調整する。つまり、電気信号の入力が0のときに、レーザダイード1からの光信号が送信されない様にバイアスレベルを調整する。マッハツェンダ光変調器21及び22の後段にキャリア成分抑圧のフィルタを挿しても良い。
The Mach-Zehnder
本発明の光変調器2は、更に、マッハツェンダ光変調器22の出力光信号を、移相器23において、位相をπ/2だけ遅らせ、マッハツェンダ光変調器21の出力光信号と合波し、光信号9として送信する。
The
図3は、本発明の光通信装置が出力する光信号9の概略的なスペクトラムを示す図である。なお、各信号の下に示す数字は、IFFT回路のポート番号に対応している。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic spectrum of the
本実施形態においては、負のサブキャリは未使用、つまり、IFFT回路の負のサブキャリアに対応するポートには総て“0”が入力されたものとするため、直交ベースバンド信号8は、同相ベースバンド信号をヒルベルト変換したものとなる。また、正弦波信号10は、正弦波信号11をヒルベルト変換したものである。したがって、移相器23で位相をπ/2だけ遅らせることにより、OFDM信号成分51については、負の周波数成分が打ち消され、正弦波信号10及び11については、正の周波数成分が打ち消され、負の周波数成分のみが残ることになる。図3の符号50は、正弦波信号10及び11の負の周波数成分に対応する信号成分を示している。なお、図3においては、正弦波信号10及び11の周波数を、IFFTのナイキスト周波数としている。
In this embodiment, since the negative subcarrier is not used, that is, all “0” s are input to the ports corresponding to the negative subcarriers of the IFFT circuit, the quadrature baseband signal 8 has the same phase. This is a Hilbert transform of the baseband signal. The sine wave signal 10 is a signal obtained by converting the sine wave signal 11 into a Hilbert transform. Therefore, by delaying the phase by π / 2 by the
本発明による光通信システムにおいて、受信側の光通信装置は、従来通り、図3に示す光信号9を直接検波する。ここで、図3の符号50で示す信号成分は、受信側の光通信装置にとってのキャリア成分となり、このキャリア成分50と、OFDM信号成分51の間には、OFDM信号成分51の帯域より大きい空き帯域が存在するため、受信側の光通信装置は、相互変調ノイズによる影響を受けることなく復調処理を行うことができる。
In the optical communication system according to the present invention, the receiving side optical communication apparatus directly detects the
以上、本実施形態においては、従来技術と異なり、IFFT回路の正の周波数に対応するサブキャリアを総て使用することができる。 As described above, in this embodiment, unlike the prior art, all subcarriers corresponding to the positive frequency of the IFFT circuit can be used.
なお、正の周波数に対応するサブキャリアを総て未使用とし、負の周波数に対応するサブキャリアのみを使用する形態であっても良い。この場合、OFDMベースバンド信号処理部4が出力する同相ベースバンド信号7は、直交ベースバンド信号8をヒルベルト変換したものとなるため、正弦波信号11の位相は、正弦波信号10の位相をπ/2だけ進めたものとする。つまり、正弦波信号11は、正弦波信号10をヒルベルト変換したものとする。これにより、OFDM信号成分51の高周波側にキャリア成分50が位置し、OFDM信号成分51とキャリア成分50間の空き帯域が、OFDM信号成分51の帯域より大きいスペクトラムを持つ光信号9が生成される。
Note that a configuration may be adopted in which all subcarriers corresponding to positive frequencies are unused and only subcarriers corresponding to negative frequencies are used. In this case, since the in-phase baseband signal 7 output from the OFDM baseband
また、上述した実施形態においては、マッハツェンダ光変調器22の出力光信号の位相を移相器23によりπ/2だけ遅らせた上で、マッハツェンダ光変調器21の出力光信号と合波していたが、マッハツェンダ光変調器21の出力光信号の位相をπ/2だけ遅らせた上で、マッハツェンダ光変調器21の出力光信号と合波する構成であっても良い。
In the above-described embodiment, the phase of the output optical signal of the Mach-Zehnder
1 レーザダイオード
2、12 光変調器
3 発振器
4、14 OFDMベースバンド信号処理部
5、6 加算器
7、17 同相ベースバンド信号
8、18 直交ベースバンド信号
10、11 正弦波信号
9、19 送信光信号
21、22、121、122 マッハツェンダ光変調器
23、123 移相器
50、60 キャリア成分
51、61 OFDM信号成分
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
同相ベースバンド信号及び直交ベースバンド信号の最高周波数より高い周波数の第1の正弦波信号と、第1の正弦波信号と同一周波数で、位相がπ/2だけ遅れた第2の正弦波信号を発生する手段と、
同相ベースバンド信号と第1の正弦波信号を加算する第1の加算手段と、
直交ベースバンド信号と第2の正弦波信号を加算する第2の加算手段と、
光信号を、第1の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第1の変調手段と、
該光信号を、第2の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第2の変調手段と、
第1の変調手段の出力光信号と、第2の変調手段の出力光信号を、一方の出力光信号の位相をπ/2だけ遅らせた上で合波する手段と、
を備えている直交周波数分割多重光信号を送信する光通信装置。 Means for outputting an in-phase baseband signal based on the real part of the output of the inverse discrete Fourier transform processing performed by using all subcarriers corresponding to negative frequencies as unused, and an orthogonal baseband signal based on the imaginary part;
A first sine wave signal having a frequency higher than the highest frequency of the in-phase baseband signal and the quadrature baseband signal, and a second sine wave signal having the same frequency as the first sine wave signal and a phase delayed by π / 2. Means to generate;
First addition means for adding the in-phase baseband signal and the first sine wave signal;
Second addition means for adding the orthogonal baseband signal and the second sine wave signal;
First modulation means for carrier-suppressing the optical signal with the output signal of the first addition means;
Second modulation means for carrier-suppressing the optical signal with the output signal of the second addition means;
Means for combining the output optical signal of the first modulation means and the output optical signal of the second modulation means after delaying the phase of one of the output optical signals by π / 2;
An optical communication apparatus that transmits an orthogonal frequency division multiplexed optical signal.
同相ベースバンド信号及び直交ベースバンド信号の最高周波数より高い周波数の第1の正弦波信号と、第1の正弦波信号と同一周波数で、位相がπ/2だけ進んだ第2の正弦波信号を発生する手段と、
同相ベースバンド信号と第1の正弦波信号を加算する第1の加算手段と、
直交ベースバンド信号と第2の正弦波信号を加算する第2の加算手段と、
光信号を、第1の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第1の変調手段と、
該光信号を、第2の加算手段の出力信号でキャリア抑圧変調する第2の変調手段と、
第1の変調手段の出力光信号と、第2の変調手段の出力光信号を、一方の出力光信号の位相をπ/2だけ遅らせた上で合波する手段と、
を備えている直交周波数分割多重光信号を送信する光通信装置。 Means for outputting an in-phase baseband signal based on the real part of the output of the inverse discrete Fourier transform processing in which all subcarriers corresponding to positive frequencies are unused, and an orthogonal baseband signal based on the imaginary part;
A first sine wave signal having a frequency higher than the highest frequency of the in-phase baseband signal and the quadrature baseband signal, and a second sine wave signal having the same frequency as the first sine wave signal and a phase advanced by π / 2. Means to generate;
First addition means for adding the in-phase baseband signal and the first sine wave signal;
Second addition means for adding the orthogonal baseband signal and the second sine wave signal;
First modulation means for carrier-suppressing the optical signal with the output signal of the first addition means;
Second modulation means for carrier-suppressing the optical signal with the output signal of the second addition means;
Means for combining the output optical signal of the first modulation means and the output optical signal of the second modulation means after delaying the phase of one of the output optical signals by π / 2;
An optical communication apparatus that transmits an orthogonal frequency division multiplexed optical signal.
正又は負の周波数に対応するサブキャリアを未使用として行う離散フーリエ逆変換処理の出力の実部及び虚部に基づき第1のベースバンド信号と、第1のベースバンド信号をヒルベルト変換した第2のベースバンド信号を生成するステップと、
第1及び第2のベースバンド信号の最高周波数より高い周波数の第2の正弦波信号と、第2の正弦波信号をヒルベルト変換した第1の正弦波信号を発生するステップと、
第1のベースバンド信号と第1の正弦波信号を加算して第1の加算信号を生成し、第2のベースバンド信号と第2の正弦波信号を加算して第2の加算信号を生成するステップと、
光信号を、第1の加算信号でキャリア抑圧変調して第1の変調光信号を生成し、該光信号を、第2の加算信号でキャリア抑圧変調して第2の変調光信号を生成するステップと、
第1の変調光信号と、第2の変調光信号を、一方の変調光信号の位相をπ/2だけ遅らせた上で合波するステップと、
を備えている光通信方法。 An orthogonal frequency division multiplexing optical communication method comprising:
A first baseband signal based on the real part and the imaginary part of the output of the inverse discrete Fourier transform process in which the subcarrier corresponding to the positive or negative frequency is unused, and the second obtained by Hilbert transform of the first baseband signal Generating a baseband signal of
Generating a second sine wave signal having a frequency higher than the highest frequency of the first and second baseband signals, and a first sine wave signal obtained by Hilbert transforming the second sine wave signal;
The first baseband signal and the first sine wave signal are added to generate a first addition signal, and the second baseband signal and the second sine wave signal are added to generate a second addition signal. And steps to
The optical signal is subjected to carrier suppression modulation with the first addition signal to generate a first modulated optical signal, and the optical signal is subjected to carrier suppression modulation with the second addition signal to generate a second modulated optical signal. Steps,
Combining the first modulated optical signal and the second modulated optical signal after delaying the phase of one modulated optical signal by π / 2;
An optical communication method comprising:
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